結構件焊接工藝分析及變形探討

趙永　曹希友　劉偉　劉俊　賀成

摘 要：焊接結構操作簡便，耗時短，還能滿足特定形狀結構件加工的需求。但在焊接零部件的工藝流程中，會出現殘余應力與焊接形狀的改變，本文主要對結構件焊接工藝流程進行分析，探討如何有效使焊接變形減少，提高焊接成品質量。

關鍵詞：結構件；焊接工藝；焊接變形

在生產中，結構件焊接被企業廣泛采用，是因為焊接工藝具有耗時短、生產工藝相對簡單的優點，且不僅能生產簡單的結構件，還能生產復雜和難度高的結構件。但是，在對零部件組合焊接的過程中，殘余應力和變形等問題將會不可避免地出現，使產品的質量水平降低。因此，為了有效應對上述問題，對結構件焊接工藝分析及變形探討凸顯重要。

1 結構件焊接工藝的概述

焊接工藝是保證結構件成型和質量的關鍵環節，換句話說，結構件的品質、形狀是否變形是由焊接加工過程決定的。因此，要想提高企業生產結構件的質量，第一個要注重的就是對焊接工藝的研究和優化。目前，我們通過分析，得知對結構件成型和質量產生主要影響的因素及解決方法如下：

1.1 焊接方法與設備

在焊接中，焊接設備與方法直接影響著產品的質量等級。在焊接過程中，結構部件的變形是不可避免的，所以及時更新焊接設備和改進焊接方法是非常重要的。目前，結構件在焊接過程中有兩種常用方法，分別是工裝定位焊接和反向變形焊接。前者主要是工裝壓迫結構件不朝相反的方向變形，然后按適當的順序進行焊接；后者是在焊接前就強迫結構部件朝向反方向變形，使焊接前后的變形能夠被中和，從而使產品的變形歸零，合乎標準。

1.2 焊接材料

焊材的性能和化學組成直接影響零部件焊接的成敗，會對成品造成嚴重的質量影響。焊縫金屬的性能不低于母材料的性能，是選材的基本原則，但應注意特殊焊接對材料的焊接性能要求不同。如壓力容器結構件在焊材的選擇上，要把壓力容器標準、制造過程和環境等相關要求考慮進去。

2 結構件變形的相關討論

焊接時，導致焊縫收縮的原因有不均衡的溫度和焊接溫度的降低等，這些都會導致結構件在焊接過程發生變形和受力過大。焊接變形不易裝配在后期工作中，以下主要從焊接材料和焊接結構設計兩方面的進行合理選擇，探討變形減少的方法，以更好地控制變形。

2.1 焊接件材料的合理選用

結構件質量好壞靠焊接件的使用材料決定。選擇焊材時，結構件受力的要求是首要考慮的，然后再去考慮設計的要求和工作相關條件。主要有以下幾方面：

2.1.1 選用材料種類盡量要相同

結構件的制作流程是把多個零部件和構件通過嚴謹的工序焊接在一起。在焊接過程中，結構件要選擇同樣的材料，這樣不僅有利于采購材料，更能有助于選擇合適的焊接方法和焊材，方便制定焊接工藝流程。為了減少成本，在焊接質量得到保障的情況下，必須減少價值昂貴金屬在實際生產中的使用，這應該綜合考慮到結構部件的質量標準以及對成本地調控。

2.1.2 選用材料的焊接性能要好

材料的強度、質量要求和結構件的工作條件等，在選擇結構材料時都應考慮到。在滿足上述要求和進行實際現場考察后，再去考慮適合作業和性能良好焊接方法的選擇，最后再去考慮材料的成本。

2.2 焊接件結構的設計要合理

結構設計是讓焊接件保持結構穩定及控制形變的關鍵，同樣影響著焊接件的使用時間及強度等。從下面幾方面進行結構設計的優化：

2.2.1 減少焊縫的數量

在生產中，結構件由焊接在一起的多個零部件構成。在結構件設計時，零部件的多少決定焊縫的數量，零部件少，焊縫自然相對就少。這樣，從根本上就能遏制焊接應力的產生，增強結構件的自身強度。

2.2.2 盡量在應力較小處分布焊縫

結構構件的承載功能決定了構件內部對應的應力，如果各構件的重量和形狀各不相同，那么受到力的大小也不一樣。應力產生的大小不僅與結構件焊縫的部位有關，還與焊接界面的形狀和大小相關。因此，結構件哪個部位受力相對較小，就在哪個地方布置焊縫，這樣就能分散應力，減少變形的發生。

2.2.3 要選擇合理的接頭形式

焊接接頭性能優異，能使焊接結構保持更高的穩定可靠性。大量的實驗研究表明，焊接接頭不僅對結構部件的性能產生重要的影響，還決定著其應用的范圍。

3 結語

總之，結構件成品的質量和性能取決于焊接工藝以及對變形的預防和矯正，優質的結構件成品是客戶的需求和企業效益提高的保證。結構件的工藝流程，就是把大量零部件焊接起來的過程，工藝復雜且具有嚴謹性。我們在焊接結構件時，要綜合考慮各種影響其應力和變形的因素，以便能對應力和變形問題做出合理的進一步處理，有效減少二次加工量。對于結構件已經變形的，采取的校正措施要正確，要滿足產品質量及安裝要求。

參考文獻：

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